Koinè Multimedia

Koinè Multimedia è una società ingegneristica con sede a Pisa, nata alla fine degli anni novanta, ideatrice del sistema Floating Tracking Cooling Concentrator (FTCC).

Come si evince dal nome stesso, il sistema è dotato di concentratori solari, di un sistema di raffreddamento ad acqua e di un sistema di inseguimento solare: l’azienda offre tuttavia la possibilità di scegliere tra struttura fissa e ad inseguimento.

Gli elementi galleggianti sono costituiti in questo caso da tubi in HDPE: per realizzare il perimetro della piattaforma, i tubi vengono assemblati in modo da realizzare una circonferenza inscritta in un esagono con l’ausilio di raccordi. Nell’area delimitata viene poi realizzato un reticolo con gli stessi tubi, necessario per il sostegno della struttura metallica di supporto dei moduli e per il galleggiamento dell’intera isola.

La struttura, come negli altri casi, è modulare: per ottenere un impianto di grande taglia è sufficiente realizzare più unità galleggianti e interconnetterle.

Ci si concentra adesso sulle novità introdotte dalla Koinè Multimedia rispetto alle soluzioni viste ai sotto – paragrafi precedenti, ovvero il raffreddamento dei pannelli e l’inseguimento solare.

Il raffreddamento dei pannelli è reso possibile dalla presenza di irrigatori, posizionati sulla sommità degli stessi, che ricevono acqua prelevata dal bacino mediante pompe; grazie al velo d’acqua da essi prodotto, i pannelli si mantengono a una temperatura inferiore e si ha un incremento di energia annua prodotta che può superare il 15% [29].

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Figura 39: (a) Piattaforma fotovoltaica galleggiante realizzata da Koinè Multimedia;( b) Zoom sul sistema

di raffreddamento ad acqua della piattaforma Koinè Multimedia

Per quanto riguarda il sistema di concentrazione l’azienda ha invece valutato tre diverse soluzioni, caratterizzate da diversi valori del rapporto di concentrazione: i primi due sistemi illustrati di seguito impiegano riflettori piani e hanno rapporto di concentrazione rispettivamente minore di 1,5 e pari a 2. La terza soluzione prevede invece l’utilizzo di specchi parabolici e vanta un rapporto di concentrazione prossimo a 20 [29].

Nel primo caso i pannelli vengono disposti con angolo di tilt ottimale per il sito d’installazione; nelle ore in cui l’angolo di altezza solare è basso è inevitabilmente presente il problema delle ombre, ma la minor produzione di energia che caratterizza queste fasi è compensata dalla maggior produzione garantita dai riflettori nelle ore in cui il sole è alto sull’orizzonte. Per limitare l’ombreggiamento totale o parziale dei moduli, responsabile di una considerevole riduzione in termini di efficienza, viene interposta una passerella piuttosto ampia tra pannelli e riflettori, utile anche per le operazioni di ordinaria ispezione e manutenzione.

Nella figura seguente si evidenzino zone in luce e zone in ombra nel caso in cui si ricorra alla tecnologia denominata Booster reflector sopra descritta, con inclinazione dei moduli di 40°, in due momenti della giornata caratterizzati rispettivamente da angolo altezza solare pari a 20° e 65°.

Figura 40: (a) Zone in luce e in ombra con angolo di tilt pari a 40° e angolo di altezza solare pari a 20°;

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Questa configurazione è stata adottata negli impianti realizzati Chungju (Corea) e a Suvereto (Li, Italia). Questo secondo impianto, realizzato su un bacino adibito all’irrigazione, ha una potenza pari a 200 kWp ed è costituito da pannelli lunghi 0,95 m e

inclinati di 40°, riflettori lunghi 1,06 m inclinati di 35° e passerelle larghe 0,3 m [29]; la sua realizzazione, avvenuta nel 2011, è costata 435′000€, per una media di 2′180 _𝑘𝑊€

𝑝 [29].

Figura 41: Impianto fotovoltaico galleggiante realizzato a Chungju (Corea) con tecnologia FTCC Booster

reflector

La seconda soluzione, denominata V – trough concentrator, è stata concepita con l’intento di eliminare il problema della disomogeneità della radiazione solare e consiste in due riflettori posti a formare una V, distanziati dal panello posto orizzontalmente. In realtà quest’ultimo forma con l’orizzontale un piccolo angolo, circa 2°, necessario a far scorrere per gravità il velo d’acqua rilasciato dagli irrigatori del sistema di raffreddamento e per evitare ristagni d’acqua in caso di pioggia.

Il valore esatto del rapporto di concentrazione dipende dall’inclinazione dei due riflettori rispetto all’orizzontale. Nel caso in cui quest’ultima sia pari a 62°, il fattore di concentrazione risulta 2,12, il pannello si trova completamente in ombra nelle ore caratterizzate da ridotto angolo di altezza solare, mentre lavora correttamente quando esso supera 88,4° [29]. Questa configurazione è stata adottata nell’impianto pilota da 30 kWp

realizzato a Colignola (Pisa), costato circa 65′000 €, per una media di circa 2′150 _𝑘𝑊€

𝑝[30], in cui si sono impiegati pannelli aventi larghezza pari a 1 m, riflettori larghi 1,31 m e alti 1,16 m [29].

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Figura 42: (a) Raggi diretti e riflessi con tecnologia V–trough concentrator (inclinazione dei riflettori

62°); Disposizione di concentratori e dei moduli nell’impianto realizzato a Colignola (Pisa)

La terza e ultima soluzione prevede l’impiego di specchi parabolici e di una serie di celle fotovoltaiche poste in corrispondenza del loro fuoco, ma è ancora in fase di studio: è prevista una sua futura sperimentazione nell’impianto pilota di Colignola (Pisa).

Figura 43: Raggi diretti e riflessi con concentratori a specchi parabolici

Qualunque sia la tecnica di concentrazione impiegata, la piattaforma galleggiante può essere facilmente trasformata in un inseguitore solare a un grado di libertà, ruotando attorno all’asse zenit – nadir e inseguendo l’angolo di azimut del sole, ossia orientandosi da est a ovest nell’arco della giornata. Questa rotazione è ottenuta con un sistema di ingranaggi o eliche dai consumi molto ridotti e permette un incremento della producibilità annua anche del 25% [30].

44 2.1.5. Takiron Engineering

La Takiron Engineering è un’azienda giapponese con sede a Osaka che ha iniziato a sviluppare galleggianti destinati ai pannelli solari nel 2013, facendo ufficialmente comparsa sul mercato circa due anni dopo.

Gli elementi galleggianti consistono in blocchi cavi a pianta rettangolare realizzati in HDPE, dotati di tre fori circolari passanti in corrispondenza della faccia destinata al contatto con l’acqua e di superficie antiscivolo sulla faccia emergente.

Ogni blocco, così come quelli della NRG Island e di Hydrelio, è dotato di quattro asole in corrispondenza dei quattro vertici della faccia emergente, che stavolta no n vengono usate per l’interconnessione di blocchi adiacenti, bensì per il fissaggio ai galleggianti della struttura metallica di supporto dei moduli.

Quest’ultima è costituita da profili in alluminio, assemblati in modo da conferire ai moduli fotovoltaici un angolo di tilt compreso nel range 10° ÷ 25°, dipendente dalle esigenze del cliente [31].

Figura 45: (a) Piattaforma galleggiante realizzata da Takiron Engineering; (b) Sollevamento della

piattaforma fotovoltaica galleggiante per la messa in acqua

La scelta dell’HDPE è, come negli altri casi, legata alla sua buona resistenza ai raggi UV e alla corrosione, mentre l’alluminio impiegato viene trattato per garantire elevata resistenza a quest’ultima; il prodotto è garantito dall’azienda per i primi cinque anni, tuttavia le previsioni di vita dei galleggianti superano i vent’anni.

L’assemblaggio viene realizzato terra, sulle rive del bacino d’installazione; una volta ottenuta l’isola fotovoltaica, questa viene immessa in acqua con l’ausilio di una gru.

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Ovviamente, qualora si tratti di impianti di grandi dimensioni vengono assemblate a terra singole unità di esso, interconnesse poi tra loro direttamente in acqua.

2.1.6. SMCC

La SMCC (Sumimoto Mitsui Construction Co.) è un’azienda giapponese con sede a Tokyo che ha ideato e commercializzato piattaforme solari flottanti piuttosto simili alla soluzione Hydrelio promossa da Ciel et Terre.

In questo caso si hanno tre diversi tipi di elementi galleggianti: quelli del primo tipo, con pianta simile a una cornice rettangolare, sono adibiti al supporto dei moduli; quelli del secondo tipo, caratterizzati da pianta rettangolare e superficie antiscivolo, sono destinati al camminamento e, infine, i galleggianti del terzo tipo vengono disposti a formare una cornice intorno alla piattaforma fotovoltaica, in modo da migliorarne la galleg giabilità. Per conferire un angolo di tilt non nullo ai moduli, nei blocchi galleggianti atti a supportarli viene inserita a incastro una piccola barra: di default, le sue dimensioni sono tali da avere inclinazione dei moduli pari a 10° [32].

Le tre tipologie di blocchi sopra descritte sono tutte proviste di fori in prossimità dei quattro vertici della faccia superiore, necessari a realizzare le interconnessioni: il collegamento tra elementi adiacenti viene assicurato da semplici fascette.

Figura 46: (a) Galleggiante per il supporto dei moduli; (b) Barra a incastro per l’inclinazione dei moduli;

(c) Galleggiante con funzione di ponte calpestabile; (d) Galleggiante esterno

Così come nella tecnologia Hydrelio, viene a mancare la struttura metallica di supporto dei moduli; questi ultimi vengono infatti fissati direttamente ai blocchi in HDPE mediante bulloneria, come visibile in Figura 47.

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Figura 47: Assemblaggio della piattaforma fotovoltaica galleggiante realizzata da SMCC